JPS59162763A - 球面モ−タ - Google Patents

球面モ−タ

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Publication number
JPS59162763A
JPS59162763A JP58035082A JP3508283A JPS59162763A JP S59162763 A JPS59162763 A JP S59162763A JP 58035082 A JP58035082 A JP 58035082A JP 3508283 A JP3508283 A JP 3508283A JP S59162763 A JPS59162763 A JP S59162763A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
movable
shaft
magnetic flux
drive
universal joint
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP58035082A
Other languages
English (en)
Inventor
Masahiro Tanmachi
反町 誠宏
Joji Amitani
網谷 譲二
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP58035082A priority Critical patent/JPS59162763A/ja
Publication of JPS59162763A publication Critical patent/JPS59162763A/ja
Priority to US06/788,653 priority patent/US4707642A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J17/00Joints
    • B25J17/02Wrist joints
    • B25J17/0258Two-dimensional joints
    • B25J17/0275Universal joints, e.g. Hooke, Cardan, ball joints
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K99/00Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • H02K99/20Motors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2201/00Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
    • H02K2201/18Machines moving with multiple degrees of freedom

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Linear Motors (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、簡単な構成でダイレクトに6次元動作が可能
な球面モータに関する0 従来技術 従来、リニアパルスモータに関しては、第1図。
第2図において、駆動部スライダー101に取り付けら
れた制御信号線−102に電流tを通電することにより
スケール歯部106上を駆動部スライダー101が移動
するものであるQ今、第1図において、■〜■の各モー
ドの繰り返しによって磁極1〜4の磁束が永久磁石(P
M)の磁束と加減されて駆動部スライダー101とスケ
ール歯部106間の安定位置が順次移り変わるものであ
る。
即ち第1図の■は■モードの場合でAコイルに十電流を
流すと磁気力は極1において(PMi束十Aコイル磁束
=)最大磁束となり極1が安定位置となる。この場合極
2においては(PM磁束−Aコイル磁束二)0磁束、極
6.極4においては磁気力がバランスされた状態にある
。同様にして■モードにおいてBコイルに十電流を流す
と極1゜極2においては磁気カバランス、極6において
は(PM@束−Bフィル磁束=)o磁束、極4において
は(P M磁束士−Bコイル磁束二)最大磁束となり極
4が安定位置となり、■モードにおいてA二Iイルに−
th i>+tをθ1(、すと(訊1において社(PM
侵1束−Aフィル磁束=)0磁束、極2においては(P
Jd1束十Aコイル磁束二)最大磁束、極6゜極4にお
いては磁気カバランスされた状態となり極2が安定位置
となり、さらに■モードにおいてBコイルに一電流を流
すと極1.極2においては磁気カバランス、極6におい
ては(PM枳束十Bフィル磁束=)最大磁束、極4にお
いては(Pλ4磁束−Bフィル磁束=)0磁束となり極
6が安定位置となる。
従って、令弟2図に示したように■■■■モードの順に
コイルA−Bに電圧を印加していけば極1・2・6・4
の順に安定位置が順次移り変っていくのでスケール歯部
106に対して駆動部が移動することになる0 即ち、第1図■のようにスケール歯部103間のピッチ
をPとすれはP/4 (1ステップ当りの移動量)で安
定状態が移動することになる0第3図U’、リニアパル
スモータの原理を二次元に拡張した2軸向時リニアモー
タ(平面モータ)の原理説明図である。即ち平面板30
1の表面上、x、夕方向に(例えば正方形の)凸部、ス
ケール歯部ろ06が基板の目、の様に配置されている。
上記スケール歯部ろ06に対してX軸、y軸の各々の方
向に制御可能な信号配線(不図示)及び複数の磁極(不
図示)t−有する駆動部スライダー602(第1図の駆
動部スライダー101に相当)がX。
夕方向に滑らかに移動可能な状態で配置され、J。
夕方向にダイレクトに駆動制御されるもやである。
目   的 本発明は上記リニアモータ及び平面モーク會更に発展さ
せ、球面上においてダイレクトに駆動制御させようとす
る全く新しい発想によるものである(このモータを球面
モータと呼ぶことにする)。
実施例、効果 本発明の原理の1例を第4図に示す0 球状の支持台4010表面に、ある立体角内においであ
る規則性を持、つた凸状(突起状)のノくターン歯部4
03がほぼ球の全表面に渡って配置されている0上記パ
タ一ン歯部406に対しである間隙(例えば0.1〜0
.3’mm位)隔てた空間に、前述第3図に示した駆動
部スライダー302に相当する駆動スライダー402が
、滑らかに移動可能な状態に配置されている。
よって第6図平面モータと同様に球状の支持台401上
、即ち球表面上を自由に6次元的に駆動スライダー40
2が移動制御できるものである。
又駆動スライダー402をパターン画部406と同心に
して磁極(不図示)を任意なあるノ(ターンで制御する
ことにより、パターン歯部406の球表面上のピッチP
 x′、 P y’を任意に選ぶことができる0 なお上記パターンは球の中心からのある立体角を仮定し
、その立体角に相当する球表面を決定すれば、球表面全
域に拡大すること力!可TI目である。
第5図は本発明の実施例を示す概要説明図である。支持
軸51及び可動軸52間にはその連結部に自在軸継手が
配置されており、支持側、可動側間の支持等の力の受は
渡しが行われるものである。
自在軸継手部は支持側ヨーク55.十字金具57及び可
動側ヨーク56より構成される。自在軸継手部の外側に
は、支持軸51に連結された球状で殻状(シェル)のパ
ターン部材56及び該ノ(ターン部材と同心でやはり殻
状の駆動部材54が接することなく、かつ滑らかに回転
出来る構造になっている。
上記支持軸51は支持側ヨーク551C対してはベアリ
ング等の軸受部材58で支持され、支持軸51回りに回
転(Wl)が出来る。更に該支持軸は可動側ヨーク56
に対しても、十字金具57及び該十字金具端の軸受部材
により垂直方向(α)の回転が可能になっている。同様
にして可動側ヨーク56は水平方向Cl5)の回転、及
び可動軸52回りの回転(W2)が可能である。
上記支持軸51及び可動軸520回転駆動及び制御は同
支持軸、可動軸各々に連結された殻(シェル)上のパタ
ーン部材56と駆動部材54により、球表面の3(自由
度)方向に駆動制御できるものである。この場合のノ(
ターンによる駆動制御の は第4図の原理図に示す如く、球の一部唐る立体角に対
してパターンを形成し、このパターン間にダイレクトに
ディジタル量の駆動制御信号(パルス)を与えることに
よ一す、不図示のマイクロコンピュータ等に直結し容易
に操作することが出来る。
第6図は、本発明の他の実施例を示す概要説明図である
支持軸61は自在軸継手部の十字金具68に対して玉軸
受66等軸受部材により、垂直方向(α)に回転可能で
ある。同様にして出力軸62も自在軸継手部の十字金具
68に対し、水平方向φ)に回転可能である。球状で殻
状(シェル)のパターン部材63は自在軸継手部の支持
側ヨーク64及び可動側ヨーク65の内側に設置され、
該各々のヨークとパターン部材66との間でα方向及び
β方向の駆動制御が可能な構造となっている。なおシェ
ル状のパターン部材6ろは十字金具68の両側において
半球状の2部品に分割しても可能であり、この場合は各
々のヨークに対して同心であれば良く、各シェルは同心
である必要はない。
第7図は、本発明のその他の実施例を示す概要説明図で
ある。
上述の第6図と同様支持軸71は十字金具78に対し垂
直方向(α)に回転可能、同様に可動軸72は同十字金
具78に対し水平方向(Ii)(こ回転可能である。該
支持軸71に連結された支持側ヨーク74に対して、パ
ターン歯を有するリング状のパターン部材76が接する
ことなく該支持側ヨーク74に直交して内側に設置され
、かつ十字金具78に固定され4ている。同様に可動軸
72に連結された可動側ヨーク75に対して、リング状
のパターン部材79が該可動側ヨーク75に対し直交し
て接することなく内側に、かつ十字金具78に固定され
ている。
即ち、例えば可動軸72のβ方向の回転の駆動制御に関
して述べるならば、可動側ヨーク75に刻まれた駆動パ
ターン80と、該可動側ヨーク75に直交するパターン
部材79上のく(ターン歯の相互に、原理図第1図、第
2図で示した如くの駆動及び制御作用が行われる。即ち
可動側ヨーク75の駆動パターン80に接続された信号
線(不図示)にディジタル信号(パルス)を印加、制御
することにより、可動側ヨーク75をダイレクトに水平
方向φ)に駆動制御する5ものである。同様に支持側ヨ
ーク74もダイレクトに垂直方向(α)に駆動制御され
るものである。上述の如く本実施例においては、リニア
パルスモータの2方向駆動制御と同様にして球面2軸方
向に簡易な制御が可能となり、構造的にもかなり簡単な
ものとなっている。
なお、以上の実施例において、可動部材、支持部材は相
対的なものであるので、可動部材がパターン部材を有し
、支持部材が駆動部材を有していてもよい。更に、自在
継手により、モータの駆動力(例えば重量に対して)を
機械的に補強することが可能となっている。
以上の如く本発明においては、球面モータという全く新
しい概念を従来の簡易な技術及び簡単な構造を用いて実
現可能なものとした。即ち、従来6次元(6方向)の動
作(出力)に対しては、6ケ以上球面(2方向の回転)
に対しては、2ヶ以上のモータ或いはクラッチ等の駆動
系(装置)を必要としていたのが、本発明により簡単な
構造にしてダイレクトかつ1つのモータ駆動制御によっ
て実現可能となった。
上述の如く本発明によれば、小型でかつ高精度なアクチ
ュエータとしての球面モータを、従来からの高寿命で信
頼性の高い機械要素(例えば玉軸受を用いた自在継手等
)を用い、簡単なる構造で提案することにより、より信
頼性の高い用途の多いアクチュエータとして多くの機械
装置、例えはロボット肩、腕等にも応用可能となった。
【図面の簡単な説明】
第1図はリニアパルスモータの構成を示す図、第2図は
リニアパルスモータの制御信号を示す図、 第6図は平面モータの構成原理を示す図、第4図は本発
明による球面モータの原理を示す図、 第5図は本発明適用の1実施例の球面モータを示す図、 第6図は本発明適用の他の1実施例の球面モータを示す
図、 第7図は本発明適用の更て他の1実施例の球面モータを
示す図。 401は支持台、402は駆動スライダー、403はパ
ターン部、55.64.74は支持側ヨーク、56.6
5.75は可動側ヨーク、66は玉軸受、57,68.
78は十字金具。 特許出願人 キャノン株式会社 第1!、)図 手続補正書(自発) 昭和59年1月10日 特許庁長官 若 形相 夫  殿 1 事件の表示 昭和58年 特許願  第 35082   号2 発
明の名称 球面モータ 3 補正をする者 事件との関係       特許出願人件 所 東京都
火11区下丸子3−30−2名称 (too)キャノン
株式会社 代表名賀来龍三部 4代理人 居 所 〒146東京都大田区下九f3−30−25、
補正の対象 明細書及び図面 6、補正の内容 (1)図面の第7図を別紙の如く補正する0(2)明細
書第3頁下から3行目の「1・2・6・4・・・」を「
1・4・2・3・・・」に補正する0(6)明細書第7
頁第8行目の「殻状(シェル)の・・・」を「殻(シェ
ル)状の・・・」に補正する。 (4)明細書第8頁下から5行目の「殻状(シェル)の
・・・」を「殻(シェル)状の・・・」に補正する0 (5)明細書第11頁第4行目の「ケ以上球面・・・」
を「ケ以上、2方向球面・・・」に補正する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 可動部材と前記可動部材を支持する支持部材を支持部材
    を自在継手部材で連結し、前記可動部材が6次元的に可
    動なよう構成したことを特徴とす
JP58035082A 1983-03-03 1983-03-03 球面モ−タ Pending JPS59162763A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58035082A JPS59162763A (ja) 1983-03-03 1983-03-03 球面モ−タ
US06/788,653 US4707642A (en) 1983-03-03 1985-10-14 Actuating device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58035082A JPS59162763A (ja) 1983-03-03 1983-03-03 球面モ−タ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS59162763A true JPS59162763A (ja) 1984-09-13

Family

ID=12432054

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58035082A Pending JPS59162763A (ja) 1983-03-03 1983-03-03 球面モ−タ

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JP (1) JPS59162763A (ja)

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